DE2145400B2 - Meßfühler zur Durchführung kutaner Messungen der Konzentration bzw. des Partialdruckes eines Gases im Blut - Google Patents
Meßfühler zur Durchführung kutaner Messungen der Konzentration bzw. des Partialdruckes eines Gases im BlutInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Meßfühler zur Durchführung kutaner Messungen der Konzentration
bzw. des Partialdrucks eines Gases bei der elektrochemischen Analyse von Blut unter Verwendung an sich
bekannter Elektrodenanordnungen.
Es ist bereits bekannt, mit sogenannten Clark-Elektroden
die Konzentration bzw. den Partialdruck im Blut kutan, d. h. also unblutig, zu messen. Für diese Messung
ist es erforderlich, die Haut in der Meßzone zu hyperämisieren. Folgende Methoden der Hyperämisierung
sind bekannt: Anwendung gefäßerweiternder Mittel, mehrfaches Abziehen eines Klebebandes, Erwärmung
der Umgebung des Meßorts durch Bestrahlung mit einer Lampe oder dadurch, daß Arm und
Elektrodenanordnung in einem Heizkasten untergebracht sind.
Bekannt ist auch eine Methode, bei der ein Finger der zu untersuchenden Person in eine auf 45° C erwärmte
KCI-Lösung eingetaucht v/ird und nach Einstellung eines Gleichgewichtszustandes die zu bestimmende
Gaskonzentration in der KCI-Lösung mit einer Clark-Elektrode gemessen wird.
Ferner ist die Hyperämisierung der Haut bei Durchblutungsmessungen mittels einer von warmem
Wasser durchflossenen Scheibe bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Meßfühler der eingangs erwähnten Gattung so
auszugestalten, daß mit ihm das bekannte Konzept, eine Hyperämisierung durch Obertemperierung zu erreichen,
für die im klinischen Einsatz erforderliche kontinuierliche Messung nutzbar gemacht werden kann.
Die Lösung der gestellten Aufgabe durch die Erfindung besteht darin, daß mindestens eine Elektrode
der im Meßfühler angeordneten Elektrodenanordnung, welche am Meßort direkt oder unter Zwischenlage
einer gasdurchlässigen dünnen Membran auf der Hautoberfläche aufliegt, gut wärmeleitend mit einem
ίο Metallkörper verbunden ist, der durch eine Heizvorrichtung
auf eine Temperatur aufgeheizt wird, die ausreicht, um durch Wärmeleitung über die Elektrode in dem
Hautbereich am Meßort eine Hyperämie als bekannte Folge von Obertemperierung zu bewirken.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Meßfühlers besteht darin, daß die Wärmezufuhr in den Hautbereich
erfolgt, wo die Elektrode aufliegt und die Hyperämisierung für die Messung benötigt wird. Damit wurde es
erstmalig möglich, eine kontinuierliche und langanhaltende Messung durchzuführen.
Die Erfindung bietet insbesondere die Möglichkeit einer kontinuierlichen Überwachung der Oxygenierung
von Neugeborenen.
Diese Überwachung ist besonders dann wertvoll, wenn eine möglichst rasche Information über den Einfluß von therapeutischen Maßnahmen, wie z. B. Änderungen des Beatmungsmodus, Schockbehandlungen, Infusioii von Bikarbonat, Absaugen der Atmungswege oder klinische Routinemaßnahmen erforderlich ist. Diese kurzfristige Information über den Trend des PO2 erlaubt eine qualitative Aussage über die Wirksamkeit der Therapie und ermöglicht im allgemeinen eine schnellere Erkennung von hypoxischen und hyperoxischen Situationen.
Diese Überwachung ist besonders dann wertvoll, wenn eine möglichst rasche Information über den Einfluß von therapeutischen Maßnahmen, wie z. B. Änderungen des Beatmungsmodus, Schockbehandlungen, Infusioii von Bikarbonat, Absaugen der Atmungswege oder klinische Routinemaßnahmen erforderlich ist. Diese kurzfristige Information über den Trend des PO2 erlaubt eine qualitative Aussage über die Wirksamkeit der Therapie und ermöglicht im allgemeinen eine schnellere Erkennung von hypoxischen und hyperoxischen Situationen.
Von besonderer Wichtigkeit ist es ferner, daß die kutane POvMessung eine Entscheidungshilfe in der
Wahl des Zeitpunktes der arteriellen Blutabnahme zu bieten vermag. Dadurch kann die Häufigkeit der
Blutentnahmen beträchtlich herabgesetzt werden.
Die Erfindung ermöglicht ferner die kutane Messung des Wasserstoffgehaltes des Blutes an einer bevorzugten
Meßstelle, was bislang nicht möglich war. Denn die Anwendung vasodilatatorischer Präparate war an
dieser bevorzugten Meßstelle, nämlich am inneren Canthus des Auges, nicht möglich. Die Bestimmung der
Wasserstoffversorgung an dieser Meßstelle kann wertvolle Hinweise auf mögliche Störungen der
Blutversorgung des Gehirns geben.
Die Erfindung ist in der nachstehenden Beschreibung anhand der Zeichnung in zwei Ausführungsformen
beispielhaft erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Meßfühler nach der Erfindung mit einer blanken Elektrode zum
Nachweis eines im Blut gelösten Stoffes, beispielsweise eines Gases,
F i g. 2 einen Schnitt durch einen Meßfühler nach der Erfindung für Partialdruckmessungen.
Der in F i g. 1 gezeigte Meßfühler ist besonders zum Nachweis eines durch den Kreislauf transportierten
Gases, beispielsweise Wasserstoff, am inneren Canthus eines Auges geeignet. Mit ihm kann somit beispielsweise
die Transportzeit eines eingeatmeten Gases in der Blutbahn von der Lunge zum inneren Canthus gemessen
werden. Er weist eine kurze Ansprechzeit auf.
Eine Platinelektrode 11 dient zum Auflegen auf die
Haut des inneren Canthus eines Auges. Zu diesem Zweck ist eine zylindrische Form mit ca. 3 mm
Durchmesser und einer kugelförmig abgerundeten
Auflagefläche an der Spitze vorteilhaft Die Platinelektrode 11 ist fest und gut wärmeleitend in eine
Kupferfassung 12 eingesetzt Die Kupferfassung 12 hat ebenfalls «ine im wesentlichen zylindrische Form von
etwa doppeltem Durchmesser der Platinelektrode mit einer axialen Bohrung zur Aufnahme aer Platinelektrode.
Auf der dieser Bohrung gegenüberliegenden Seite ist eine zweite axiale Bohrung von geringerem Durchmesser
angebracht, die bis in die Nähe der Platinelektrode U führt Diese zweite axiale Bohrung dient zur
Aufnahme eines Temperaturmeßelements 14, beispielsweise
eines Thermistors und seiner Zuleitung 17.
Die Mantelfläche der Kupferfassung 12 ist durch eine umlaufende, breite Vertiefung unterbrochen, die zur
Aufnahme einer Heizwicklung 13, beispielsweise aus einem Widerstandsdraht, dient Die Zuleitung 18 zur
Heizwicklung ist von der Stirnseite der Kupferfassung 12 durch eine exzentrische Bohrung geführt Eine
Zuleitung 16 für den Elektrodenstrom ist in einer weiteren exzentrischen Bohrung befestigt Die gesamte
Anordnung ist von einer im wesentlichen zylindrischen Kapsel 15 aus Kunststoff, z. B. PVC, Nylon, umgeben,
die nur die Spitze der Platinelektrode 11 und auf der gegenüberliegenden Seite die Zuleitungen 16,17,18, die
zweckmäßigerweise zu einem Kabel zusammengefaßt sind, freiläßt
Der in Fig.2 gezeigte Meßfühler ist spez:ell für
quantitative Partialdruckmessungen von O2, H2 etc. auf
der Haut geeignet. Eine scheibenförmige Platinelektrode 21 ist in wärmeleitendem Kontakt mit einem im
wesentlichen zylindrischen Kupferblock 22 von gidchem
Durchmesser wie die Platinelektrode 2t. Die Mantelfläche des Kupferblockes 22 weist eine umlaufende
Vertiefung auf, in der sich eine Heizwicklung 23 befindet. Die Zuleitung 28 zur Heizwicklung führt durch
eine Bohrung, welche die der Platinelektrode 21 gegenüberliegende Stirnfläche des Kupferblockes 22
mit der umlaufenden Vertiefung verbindet. Eine weitere exzentrisch angeordnete Bohrung in dieser Stirnfläche
dient zur Befestigung der Zuleitung 26 für den Elektrodenstrom. Außerdem ist von der gleichen Seite
des Kupferblockes eine axiale Bohrung in die Nähe der Platineiektrode 21 geführt, in der sich ein Temperaturmeßelement
24 mit den Zuleitungen 27 befindet
Ein als Referenzelektrode dienender Silberring 29, der auf einer seiner ebenen Fläche chloriert ist und einen Innendurchmesser aufweist, der größer ist als der Durchmesser der Platinelektrode, ist so angeordnet, daß seine chlorierte Fläche in einer Ebene mit der dem Kupferblock 22 gegenüberliegenden Fläche der Platinelektrode 21 liegt Eine Zuleitung 31 zum Silberring ist parallel zu den Zuleitungen 26, 27, 28 nach derselben Seite geführt und zweckmäßigerweise mit diesen zu einem Kabel zusammengefaßt Die gesamte Anordnung
Ein als Referenzelektrode dienender Silberring 29, der auf einer seiner ebenen Fläche chloriert ist und einen Innendurchmesser aufweist, der größer ist als der Durchmesser der Platinelektrode, ist so angeordnet, daß seine chlorierte Fläche in einer Ebene mit der dem Kupferblock 22 gegenüberliegenden Fläche der Platinelektrode 21 liegt Eine Zuleitung 31 zum Silberring ist parallel zu den Zuleitungen 26, 27, 28 nach derselben Seite geführt und zweckmäßigerweise mit diesen zu einem Kabel zusammengefaßt Die gesamte Anordnung
ts ist mit einer flach zylindrischen Kapsel 25 aus einem
geeigneten Kunststoff, beispielsweise PVC, Nylon etc, umgeben, wobei eine Stirnfläche der Kapsel 25 in der
durch die Platinelektrode und den Silberring definierten Ebene liegt und die entsprechende Platinoberfläche und
die chlorierte Silberoberfläche freiläßt Die gesamte Stirnfläche einschließlich der Platin- bzw. AgCl-Oberfläche
ist mit einem Elektrolytfilm 32 überzogen und darüber mit einer geeigneten Membran 33, z. B. Teflon
abgedeckt. Diese als Auflagefläche der Elektrodenan-Ordnung dienende Membran 33 ist mit einer im
wesentlicher, ringförmigen Kapsel 34 festgehalten. Um
den Gaszutritt von außen auszuschließen, ist der Spalt zwischen den beiden Kapseln 25 und 34 durch einen
O-Ring 35 abgedichtet, der in entsprechende Ringnuten eingefügt ist.
Es hat sich gezeigt, daß eine Aufheizung der Haut im Bereich der Meßelektrode auf etwa 40—42° C sinnvoll
ist. Eine merklich höhere Temperatur ist in der Regel wegen der durch sie verursachten Hautläsionen nicht
zulässig. Im Betrieb wird die Heizspirale mit einem Strom versorgt, dessen Stärke mit Hilfe der durch das
Temperaturmeßelement bestimmten Temperatur geregelt wird. Zu diesem Zweck ist jede bekannte
Temperaturregelungsschaltung geeignet, sofern sie
4n ausreichend empfindlich ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Meßfühler zur Durchführung kutaner Messungen
der Konzentration bzw. des Partialdmcks eines Gases bei der elektrochemischen Analyse von Blut
unter Verwendung an sich bekannter Elektrodenanordnungen, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens eine Elektrode (11, 21, 29) der im Meßfühler angeordneten Elektrodenanordnung,
welche am Meßort direkt oder unter Zwischenlage einer gasdurchlässigen dünnen Membran (33) auf der
Hautoberfläche aufliegt, gut wärmeleitend mit einem Metallkörper (12,22) verbunden ist, der durch
eine Heizvorrichtung (13, 23) auf eine Temperatur aufgeheizt wird, die ausreicht, um durch Wärmeleitung
über die Elektrode in dein Hautbereich am Meßort eine Hyperämie als bekannte Folge von
Obertemperierung zu bewirken.
2. Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperatur des Metallkörpers (12, 22) mittels einer Regeleinrichtung (14, 24) auf eine
konstante Temperatur geregelt wird.
3. Meßfühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Bohrung des Metallkörpers
(12, 22) ein Temperaturfühler (14, 24) für die Temperaturregelung eingelassen ist
4. Meßfühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (14, 24) in der
Nähe der wärmeleitenden Verbindung zwischen Metallkörper (12, 22) und Elektrode (11, 21, 29)
angebracht ist.
5. Meßfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkörper (i2,
22) zylindrische Form besitzt und eine umlaufende Nut für die Aufnahme einer Heizwicklung (13, 23)
aufweist.
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